Μέθοδοι υπολογισμού SOC

Τι είναι το SOC;

Η Κατάσταση Φόρτισης (SOC) μιας μπαταρίας είναι ο λόγος του τρέχοντος διαθέσιμου φορτίου προς τη συνολική χωρητικότητα φόρτισης, που συνήθως εκφράζεται ως ποσοστό. Ο ακριβής υπολογισμός της SOC είναι κρίσιμος σε μιαΣύστημα Διαχείρισης Μπαταριών (BMS)καθώς βοηθά στον προσδιορισμό της υπόλοιπης ενέργειας, στη διαχείριση της χρήσης της μπαταρίας καιέλεγχος των διαδικασιών φόρτισης και εκφόρτισης, παρατείνοντας έτσι τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Οι δύο κύριες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό του SOC είναι η μέθοδος ολοκλήρωσης ρεύματος και η μέθοδος τάσης ανοιχτού κυκλώματος. Και οι δύο έχουν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους και η καθεμία εισάγει ορισμένα σφάλματα. Επομένως, σε πρακτικές εφαρμογές, αυτές οι μέθοδοι συχνά συνδυάζονται για τη βελτίωση της ακρίβειας.

 

1. Τρέχουσα μέθοδος ολοκλήρωσης

Η τρέχουσα μέθοδος ολοκλήρωσης υπολογίζει το SOC ενσωματώνοντας τα ρεύματα φόρτισης και εκφόρτισης. Το πλεονέκτημά της έγκειται στην απλότητά της, καθώς δεν απαιτεί βαθμονόμηση. Τα βήματα είναι τα εξής:

1. Καταγράψτε το SOC στην αρχή της φόρτισης ή της εκφόρτισης.
2. Μετρήστε το ρεύμα κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση.
3. Ολοκληρώστε το ρεύμα για να βρείτε την αλλαγή στο φορτίο.
4. Υπολογίστε το τρέχον SOC χρησιμοποιώντας το αρχικό SOC και την αλλαγή φορτίου.

Ο τύπος είναι:

SOC=αρχικό SOC+Q∫(I⋅dt)​

όπουΤο I είναι το ρεύμα, το Q είναι η χωρητικότητα της μπαταρίας και το dt είναι το χρονικό διάστημα.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι λόγω εσωτερικής αντίστασης και άλλων παραγόντων, η τρέχουσα μέθοδος ολοκλήρωσης έχει ένα βαθμό σφάλματος. Επιπλέον, απαιτεί μεγαλύτερες περιόδους φόρτισης και εκφόρτισης για την επίτευξη ακριβέστερων αποτελεσμάτων.

 

2. Μέθοδος τάσης ανοιχτού κυκλώματος

Η μέθοδος τάσης ανοιχτού κυκλώματος (OCV) υπολογίζει το SOC μετρώντας την τάση της μπαταρίας όταν δεν υπάρχει φορτίο. Η απλότητά της είναι το κύριο πλεονέκτημά της, καθώς δεν απαιτεί μέτρηση ρεύματος. Τα βήματα είναι:

1. Καθορίστε τη σχέση μεταξύ SOC και OCV με βάση το μοντέλο της μπαταρίας και τα δεδομένα του κατασκευαστή.
2. Μετρήστε την OCV της μπαταρίας.
3. Υπολογίστε το SOC χρησιμοποιώντας τη σχέση SOC-OCV.

Σημειώστε ότι η καμπύλη SOC-OCV αλλάζει με τη χρήση και τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας, απαιτώντας περιοδική βαθμονόμηση για τη διατήρηση της ακρίβειας. Η εσωτερική αντίσταση επηρεάζει επίσης αυτήν τη μέθοδο και τα σφάλματα είναι πιο σημαντικά σε καταστάσεις υψηλής εκφόρτισης.

 

3. Συνδυασμός Τρέχουσας Ενσωμάτωσης και Μεθόδων OCV

Για τη βελτίωση της ακρίβειας, οι τρέχουσες μέθοδοι ενσωμάτωσης και OCV συχνά συνδυάζονται. Τα βήματα για αυτήν την προσέγγιση είναι:

1. Χρησιμοποιήστε την τρέχουσα μέθοδο ολοκλήρωσης για να παρακολουθήσετε τη φόρτιση και την εκφόρτιση, λαμβάνοντας SOC1.
2. Μετρήστε την OCV και χρησιμοποιήστε τη σχέση SOC-OCV για να υπολογίσετε την SOC2.
3. Συνδυάστε το SOC1 και το SOC2 για να λάβετε το τελικό SOC.

Ο τύπος είναι:

SOC=k1⋅SOC1+k2⋅SOC2

όπουΤα k1 και k2 είναι συντελεστές βάρους που αθροίζουν 1. Η επιλογή των συντελεστών εξαρτάται από τη χρήση της μπαταρίας, τον χρόνο δοκιμής και την ακρίβεια. Συνήθως, το k1 είναι μεγαλύτερο για μεγαλύτερες δοκιμές φόρτισης/εκφόρτισης και το k2 είναι μεγαλύτερο για πιο ακριβείς μετρήσεις OCV.

Απαιτούνται βαθμονόμηση και διόρθωση για να διασφαλιστεί η ακρίβεια κατά τον συνδυασμό μεθόδων, καθώς η εσωτερική αντίσταση και η θερμοκρασία επηρεάζουν επίσης τα αποτελέσματα.

 

Σύναψη

Η τρέχουσα μέθοδος ολοκλήρωσης και η μέθοδος OCV είναι οι κύριες τεχνικές για τον υπολογισμό του SOC, καθεμία με τα δικά της πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Ο συνδυασμός και των δύο μεθόδων μπορεί να βελτιώσει την ακρίβεια και την αξιοπιστία. Ωστόσο, η βαθμονόμηση και η διόρθωση είναι απαραίτητες για τον ακριβή προσδιορισμό του SOC.